高分子材料成型工艺学期末考试复习

名词解释：1.降解:聚合物在成型、贮存或使用过程中，因外界因素如物理的（热、力、光、电、超声波、核辐射等） ，化学的（氧、水、酸、碱、胺等）及生物的（霉菌、昆虫等）等作用下所发生的聚合度减少的过程。2.比热容 单位质量材料升高 1 度时所需的热量,单位 KJ/Kg.K3.表观密度 指料粒在无外压力下包含空隙时的密度4.解取向:在热的作用下取向的大分子链趋向紊乱无序的自发过程称为解取向。5.拉伸取向:大分子链、链段等结构单元在拉伸应力作用下沿受力方向的取向。6.偶联剂:增强塑料中，能提高树脂和增强材料界面结合力的化学物质. 偶联剂分子是一类多官能团物质，它的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成牢固的化学键合，另一端则有亲有机物的性质，可与有机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。7.抗静电剂:是一类能够降低塑料表面电阻率,增大漏电速率,使静电不能在塑料表面积累的化合物.8.注射速率:指注射机单位时间内的最大注射量,是螺杆的横截面积与其前进速度的乘积.9.挤出胀大:亦称出口膨胀，是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。10 压延效应:是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压或延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。1.熔点 Tm是指结晶性聚合物中大分子链从有序状态转变到无序粘流态所需要的温度。2 结晶度不完全结晶的高聚物中晶相所占的质量分数或体积分数。3.取向高聚物分子和某些纤维状填料，在成型过程中由于受到剪切流动（剪切应力）或受力拉伸时而沿受力方向作平行排列的现象。4.等规度聚合物中等规异构体所占比例称为等规指数，又称等规度。5 固化速率:是热固性塑料成型时特有的也是最重要的工艺性能.它衡量热固性塑料成型时化学反应的速度等规指数：聚合物中等规异构体所占的比例。比热容：单位质量材料升高 1时所需要的热量，单位为 KJ/KgK。熔体质量流动速率：在一定的温度和载荷下，熔体每 10 分钟从标准的测定仪所挤出的物料质量，单位 g/10min。 热塑性塑料：加热时可以变软以至熔融流动并可塑制成一定形状，冷却后固化定型，这种过程是可逆的，可以反复进行。5、固体床分布：是指螺槽中固体宽度与螺槽宽度之比。6、出口膨胀：指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物的尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。7、注射速度：是指注射时螺杆（或柱塞）的移动速度。8、塑化能力：是指注射机塑化装置在 1 小时内所能塑化物料的能力。9、熔点：指结晶性聚合物中大分子链从有序状态到无序粘流态所需要的温度。10、反应注射成型：是一种将两种具有化学活性的低相对分子质量液体原料在高压下撞击混合，然后注入密闭的模具内进行聚合、交联固化等化学反应而形成制品的工艺方法。1.巴拉斯效应：亦称出口膨胀或挤出胀大，是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。2.熔点 Tm ：是指结晶性聚合物中大分子链从有序状态转变到无序粘流态所需要的温度。3.热分解温度 Td：是指高分子材料因受热而迅速分解为低分子可燃物的温度。4.结晶度：不完全结晶的高聚物中晶相所占的质量分数或体积分数。5.取向：高聚物分子和某些纤维状填料，在成型过程中由于受到剪切流动（剪切应力）或受力拉伸时而沿受力方向作平行排列的现象。6.降解：聚合物在成型、贮存或使用过程中，因外界因素如物理的（热、力、光、电、超声波、核辐射等） ，化学的（氧、水、酸、碱、胺等）及生物的（霉菌、昆虫等）等作用下所发生的聚合度减少的过程。7.固体床分布：是指螺槽中固体宽度和螺槽宽度之比，它沿螺杆轴线呈抛物线状分布。熔融开始时，固体床宽度为 1，熔融结束时为 0。8.合模力：指注射机合模机构对模具所施加的最大夹紧力。9.层压成型：将多层附胶片材叠合并送入热压机内，在一定温度和压力下，压制成层压塑料的成型方法称为层压成型。10.压延成型：是将接近粘流温度的物料通过一系列相向旋转着的平行辊筒的间隙，使其受到挤压或延展作用，成为具有一定厚度和宽度的薄片状制品。1.熔体流动速率:在一定的温度和载荷下，熔体每 10min 从标准的测定仪所挤出的物料质量，单位为 g/10min。2.表观粘度:是表征高聚物流动性的基本参数,它反映熔体流动中流层间的摩擦阻力.3.表观密度:指料粒在无外压力下包含空隙时的密度4.传热系数指单位时间,单位面积,单位温度梯度下的导热量,单位 W/m2.k5.巴拉斯效应亦称出口膨胀或挤出胀大，是指塑料熔体被强迫挤出口模时，挤出物尺寸大于口模尺寸，截面形状也发生变化的现象。问答题中空成型思考题:1、常用吹塑成型方法有哪几种，各自有何特点？常用吹塑成型的方法有：挤出吹塑、注射吹塑、拉伸吹塑、多层吹塑。挤出吹塑方便、简单、生产效率高，但制品精度较低。注射吹塑制品精度较高，适合大批量、精度要求较高的产品。拉伸吹塑是在成型中进行拉伸，产品强度较高。多层吹塑是为了高包装要求而采用的，生产比较复杂。2、用于吹塑的机头有哪几种？分别适用于什么情况？普通管机头：结构简单，但制品易产生厚薄不均；贮料缸式机头：适合生产大型制品，型坯调节机头：可以调节型坯的厚度，产品均匀性好，但机头结构复杂。、影响挤出吹塑成型的主要因素是什么？（1）型坯温度和挤出速度，要保证型坯塑化良好，壁厚均匀。（2）吹胀比。一般产品取 2-4，通常大型薄壁制品 1.2-1.5，小型厚壁 2-4。1. 压延成型的优缺点？参考答案：优点：（1） 加工量大，1 年的加工量可达 500010000 吨；（2） 生产速度快：薄膜生产的线速度可达 60100m/min，甚至 300m/min；（3） 质量好： 制品的厚度公差可控制在 5%左右，表面平整；（4） 连续生产，效率高缺点：（1） 设备庞大，投资大；（2） 设备专用性强，产品调整困难；（3） 维修困难（设备庞大、辅机众多） ；（4） 幅宽同样受到限制2. 压延成型机按照辊筒数目和排列方式分，各有哪些种类？斜 Z 字型排列和倒 L 型排列方式各自的优点如何？参考答案：按照辊筒数目，压延成型机可以分为双辊（主要用于混料、供料、压片等）、三辊、四辊、五辊、六辊等；按照辊筒排列方式，可以分为 I 型、三角型、倒 L 型、Z 型、斜 Z 型等。斜 Z 字型排列的优点：1）辊筒相互独立，受力时不互相干扰，传动平稳、操作稳定，制品厚度易控制；2）物料和辊筒的接触时间短、受热少、不易分解；3）各筒拆卸方便，易于检修；4）上料方便，便于观察存料，且便于双面贴胶；5）厂房高度要求低。倒 L 型排列的优点：1）物料包住辊的面积比较大，产品的表面光洁度较好；2）杂物不容易掉入；3. 压延过程对辊筒有何要求？参考答案： 辊筒要求有足够的强度、刚度； 作业面应耐磨、耐腐蚀、高强度；材料：冷铸钢；壳：冷硬铸铁，芯：球墨铸铁；铬钼合金； 表面光洁度：很光 Ra ：0.08m ；刚性好，限制长径比， 1：21：3。5 辊筒加热均匀。4. 压延成型的辅机有哪些，各自的作用如何？参考答案：（1）引离辊 作用：从压延辊上均匀无折皱地剥离已成型的薄膜 位置：距最后一辊 7.515 cm 结构：中空，内通蒸汽加热（2）轧花辊 结构：一个轧花辊、一个胶棍（内腔均通冷水冷却） 影响因素：压力、转速、冷却速度（3）冷却装置 作用：冷却定型 结构：48 只冷却辊（4）橡皮运输带 （作用：减小内应力）（5）收卷装置关键因素：张力 过大：在存放中产生应力松弛（导致摊不平、严重收缩）过小：堆放时易把薄膜压皱 怎样控制张力（6）金属检测器、进料料斗、切割装置等5. 影响压延制品质量的操作因素有哪些，各自如何影响？参考答案：A、辊温和辊速物料在压延成型时所需要的热量，一部分由加热辊筒供给，另一部分则来自物料与辊筒之间的摩擦以及物料自身剪切作用产生的能量。产生摩擦热的大小除了与辊速有关外，还与物料的增塑程度有关，亦即与其粘度有关。因此，压延不同配方的塑料时，在相同的辊速下，温度控制就不样；同理，相同配方不同的辊速，温度控制也不应一样。辊温与辊速之间的关系还涉及到辊温分布、辊距与存料调节等条件的变化。压延时，物料常粘附于高温和快速的辊筒上。为了使物料能够依次贴合辊筒，避免夹入空气而使薄膜不带孔泡，各辊筒的温度一般是依次增高的，但最后两辊温度应近于相等，这样有利于薄膜的引离。各辊温差在 5-l0范围内。B、辊筒的速比（1）作用：使物料依次贴辊；更好地塑化使压延辊具有速比的目的不仅在于使压延物依次贴辊，而且还在于使塑料能更好地塑化，因为这样能使物料受到更多的剪切作用。此外，还可使压延物取得一定的延伸和定向，从而使薄膜厚度和质量分别得到减小和提高。为达到延伸和定向的目的，辅机各转辊的线速度也应有速比，这就是引离辊、冷却辊和卷绕辊的线速度须依次增高，并且都大于压延机主辊筒(四辊压延机中的第四辊)的线速度。但是速比不能太大，否则薄膜的厚度将会不均，有时还会产生过大的内应力。薄膜冷却后要尽量避免延伸。（2）调节：速比过大包辊速比过小不贴棍调节速比的要求是不能使物料包辊和不吸辊。速比过大会出现包辊现象；反之则会不易吸辊，以致空气夹入而使产品出现气泡，如对硬片来说，则会产生“脱壳”现象，塑化不良，造成质量下降。C、辊距、存料量（1）辊距的作用：调节产品的厚度；改变存料量压延辊的辊距，除最后一道与产品厚度大致相同外(应为牵引和轧花留有余量)，其它各道都比这数值大，而且按压延辊筒的排列次序自下而上逐渐增大，使辊隙间有少量存料。存料量的作用：在成型中起“存储” 、 “补充” 、进一步“塑化”（2）存料多少存料的多少和旋转状况均能直接影响产品质量。存料过多，薄膜表面毛糙和出现云纹，并容易产生气泡。在硬片生产中还会出现冷疤。此外，存料过多时对设备也不利，因为增大了辊筒的负荷。存料太少，常因压力不足而造成薄膜表面毛糙，在硬片中且会连续出现菱形孔洞。存料太少还可能经常引起边料的断裂，以致不易牵至压延机上再用。旋转情况存料旋转不佳，会使产品横向厚度不均匀、薄膜有气泡、硬片有冷疤。存料旋转不佳的原因在于料温太低。辊温太低或辊距调节不当。基于以上种种，辊隙存料是压延操作中需要经常观察和调节的重要环节。D、剪切、拉伸由于在压延机上压延物的纵向上受有很大的剪切应力和一些拉伸应力，因此高聚物分子会顺着薄膜前进方向(压延方向)发生分子定向，以致薄膜在物理机械性能上出现各向异性。这种现象在压延成型中称为定向效应或压延效应。就软聚氯乙烯薄膜来说，由定向效应引起的性能变化主要有：与压延方向平行和垂直两向(即纵向和横向)上的断裂伸长率不同；在自由状态加热时，由于解取向作用，薄膜各向尺小会发小不同的变化；纵向出现收缩，横向与厚度则出现膨胀。如果压延制品需要这种定向效应，例如要求薄膜具有较高的单向强度，则生产中应促进这种效应，否则就需避免。定向效应的程度随辊筒线速度、辊筒之间的速比、辊隙存料量以及物料表观粘度等因素的增长而上升，但随辊筒温度和辊距以及压延时间的增加而下降。此外，由于引离辊、冷却辊和卷取辊等均具有一定的速比，所以也会引起压延物的分子定向作用。6. 影响压延制品质量的原料因素有哪些，各自如何影响？参考答案：A、树脂（1）分子量及其分布一般说来，使用相对分子质量较高和相对分子质量分布较窄的树脂，可以得到物理力学性能、热稳定性和表面均匀性好的制品。但是这会增加压延温度和设备的负荷，对生产较薄的膜更为不利。所以，在压延制品的配方设汁中，应权衡利弊，采用适当的树脂。（2）挥发份、灰份、水分树脂中的灰分、水分和挥发物含量都不能过高。灰分过高会降低薄膜的透明度，而水分和挥发物过高则会使制品带有气泡。B、其它组分：增塑剂、稳定剂等增塑剂含量越多，物料粘度就越低，因此在不改变压延机负荷的情况下，可以提高辊筒转速或降低压延温度。采用不适当的稳定剂常会使压延机辊筒(包括花辊)表面蒙上层蜡状物质，使薄膜表面不光、生产中发生粘辊或在更换产品时发生困难。压延温度越高，这种现象越严重。出现蜡状物质的原因在于所用稳定剂与树脂的相容性较差而且其分子极性基团的正电性较高，以致压延时被挤出而包围在辊筒表面形成蜡状层。颜料、润滑剂及螯合剂等原料也有形或蜡状层的可能，但比较次要。7. 造成压延产品横向厚度不均的重要因素之一是辊筒的变形和辊筒表面温度不均匀，应当如何防止？参考答案：压延产品质量的一个突出问题是横向厚度不均，通常是中间和两端厚而近中区两边薄，俗称“三高两低”现象。这种现象主要是辊筒的弹性变形和辊筒两端温度偏低引起的。结果使物料中间厚、两边薄（2）防止措施中 高 度:这一措施是将辊筒的工作面磨成腰鼓形。辊筒中部凸出的高度 h 称为中高度或凹凸系数，其值很小。一般只有百分之几到十分之几毫米。产品偏薄或物料粘度偏大所需要的中高度偏高。轴 交 叉:压延机相邻两辊筒的轴线一般都是在同一平面上相互平行的。在没有负荷下可以便其间隙保持均匀一致。如果将其中一个辊筒的轴线在水平面上稍微偏动一个角度时(轴线仍不相交)，则在辊筒中心间隙不变的情况下增大了两端的间隙，这就等于辊筒表面有了一定弧度。预 应 力:这种方法足在辊筒轴承的两侧设一辅助轴承，用液压或弹簧通过辅助轴承对辊筒施加应力，使辊筒预先产少弹性变形，其方向正与分离力所引起的变形方向相反。这样，在压延过程中辊筒所受的两种变形便可互相抵消。所以这种装置也称为辊筒反弯曲装置。辊筒表面温度变化的影响：在压延机辊筒上，两端温度常比中间的低。其原因一方面是轴承的润滑油带走了热量另方面是辊筒不断向机架传热。辊筒表面温度不均匀，必然导致整个辊筒热膨胀的不均匀，这就造成产品两端厚的现象。为了克服辊筒表面的温差，虽然在温度低的部位采用红外线或其他方法作补偿加热，或者在辊筒两边近中区采用通风冷却，但这样又会造成产品内在质量的不均。因此，保证产品横向厚度均匀的关键仍在于中高度、轴交叉和预应力装置的合理设汁、制造和使用压延成型：、压延成型的原理是什么？有何工艺特点？压延是将已经塑化好的塑料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙，使物料承受挤压和延展作用，而使其成为规定尺寸的连续片状制品的方法。压延成型的特点：加工能力大、生产速度快、产品质量好、能连续化地生产。缺点是设备庞大，投资高，维修复杂、制品宽度受到压延辊筒长度的限制等。、压延成型辊筒的排列方式有哪几种？辊筒排列的原则是什么？四辊压延机有型、倒型、正型、型、斜型。排列辊筒的原则是尽量避免各个辊筒在受力时彼此发生干扰，并应充分考虑操作的要求和方便，以及自动供料需要等。、压延成型的工艺流程是什么？以软产品为例：原料的准备、混合、塑化、压延、引离、冷却、卷取。4、影响压延产品质量的因素有哪些？一、压延机的操作因素：辊温、辊速、速比、辊距与存料量。二、原材料因素：树脂、助剂、塑化。三、设备因素四、冷却定型阶段影响因素。5、什么叫压延效应？压延效应的大小受哪些因素的影响？由于物料在压延过程中，在通过压延辊筒时受到很大的剪切应力和一些拉伸应力，因此高聚物大分子会沿着压延方向作定向排列，以致制品在物理力学性能上出现各向异性，这种现象在压延成型中称为压延效应。影响因素：压延温度；辊筒转速和速比；辊隙存料量；制品厚度。第六章 习题及答案：1、比较柱塞式与螺杆式注射机的注塑成